Водокольцевые вакуумные насосы - ВВН. Особенности конструкции, методы подключения рабочей жидкости, сферы применения. Капитальный ремонт Водокольцевых вакуумных насосов.
При выборе подходящего вакуумного оборудования для конкретного технологического процесса водокольцевой вакуумный насос может показаться архаичным и неэффективным. Однако такое обозначение данной конструкции вакуумного насоса может быть чрезмерным упрощением. Эта статья призвана помочь оценить место ВВН путем определения его золотой середины и его положительных и потенциальных отрицательных сторон с техническими рекомендациями.
Есть причина, по которой водо-кольцевые насосы выбирают для критически важных объектов инфраструктуры, таких как производство электроэнергии и морская добыча нефти и газа: при правильном использовании они достаточно надежны. Тем не менее, важно сначала обобщить недостатки водокольцевых вакуумных насосов: они потребляют больше энергии, чем альтернативные типы вакуумных насосов, и используют слишком много воды.
Потребление энергии
В технологических процессах с небольшой нагрузкой конденсируемого пара или без нее ВВН будут потреблять больше энергии для достижения такого же сжатия, чем альтернативные конструкции сопоставимого размера, такие как сухой винтовой, сухой кулачковый или пластинчато-роторный вакуумный насос. Обычно указывается, что превышение составляет от 20% до 25%, однако, в зависимости от уровня вакуума, оно может быть больше.
В процессах, в которых имеется большое количество конденсируемых паров, этот разрыв в эффективности можно закрыть (если не преодолеть) за счет «эффекта конденсации». В таких случаях водокольцевые насосы действуют как конденсатор прямого контакта, снижая объемную газовую нагрузку внутри насоса и, следовательно, увеличивая общую объемную производительность всасывания. Чем больше разница между температурой насыщенного газа на входе насоса и температурой рабочей жидкости, тем сильнее эффект. Эффект конденсации практически не влияет на поглощаемую мощность. При правильных обстоятельствах энергетический разрыв может быть закрыт, и дополнительный электроэнергии не требуется.
Потребление воды
ВВН требуется жидкость для создания уплотнения между давлением на входе и нагнетании, что является основой их работы. Во многих случаях этой жидкостью является вода, поэтому такие насосы обычно называют водокольцевыми насосами. Выполнив свою функцию герметизирующего уплотнения, уплотняющая жидкость выбрасывается на выходе вместе с технологическим газом. Жидкая и газовая фазы быстро разделяются.
Есть три возможных сценария подключения ВВН.
1. В некоторых случаях эта уплотнительная жидкость направляется в слив в полу или в другую систему очистки. Это называется прямоточной конфигурацией, и зачастую пользователи считают, что водокольцевой вакуумный насос является нерациональным.
Области процессов, в которых применяется этот режим работы, обычно ожидают большого количества уноса твердых частиц из откачиваемой системы, поскольку прямоточный режим непрерывно промывает насос от потенциального скопления продукта. По сути, такая конструкция помогает предотвратить неприятную ситуацию, поломки ВВН и дальнейшего его капитального ремонта.
2. В других установках рабочая жидкость может быть переработана, пропущена через теплообменник для удаления тепла сжатия и конденсации, а затем отправлена обратно в насос для выполнения еще одного цикла своей работы. Технологические процессы, реализующие этот метод, называемые «полным» восстановлением, обычно являются более чистыми в том смысле, что не ожидается, что технологические газы будут содержать чрезмерный перенос твердых частиц. Кроме того, в установках полной рекуперации часто нежелательно постоянное удаление загрязненной воды или конденсированных растворителей.
Необходимо учитывать и другие компромиссы, в зависимости от типа/конструкции теплообменника и требуемого уровня вакуума. Проще говоря, теплообменник с водяным охлаждением увеличит потребность оборудования в охлаждающей воде, тогда как теплообменник с воздушным охлаждением увеличит общее энергопотребление и потребует учета условий установки и максимально - удовлетворяющих условий окружающей среды.
Для работы при высоких уровнях вакуума или для водо-кольцевых насосов с большим расходом рабочей жидкости может потребоваться рециркуляционный насос для преодоления потерь напора в трубопроводе рабочей жидкости от нагнетательного сепаратора обратно к насосу.
3. В конфигурации с частичной рекуперацией часть более теплой нагнетательной уплотнительной жидкости рециркулируется и объединяется с запасом свежей жидкости перед подачей в насос. Это эффективно сводит к минимуму количество необходимой свежей жидкости. Производители насосов часто ссылаются на режимы частичной рекуперации, позволяющие экономить до 50% жидкости. Фактическая сумма экономии будет зависеть от требований к уровню вакуума, температуры пресной воды и количества тепла, добавляемого для уплотнения потока жидкости.
Конфигурация уплотнительной жидкости может показаться безграничной игрой. Хорошей новостью является то, что характеристики технологического процесса (перенос твердых частиц, наличие растворителей, степень конденсации паров) часто делают один метод более прагматичным, чем другие. Затем можно будет реализовать корпоративные инициативы в области энергетики и водоснабжения путем разумной реализации схемы проектирования и управления.
Если на вашем объекте имеются водокольцевые вакуумные насосы, эксплуатирующему персоналу следует проверить, как они настроены. При установке в прямоточной конфигурации небольшая прокладка трубопроводов может сэкономить деньги. Потребление энергии и воды — два наиболее часто упоминаемых недостатка водокольцевой вакуумной конструкции. Надеемся, что вышеизложенное поможет объяснить моменты, при которых можно было бы смягчить эти пробелы.
Дополнительные преимущества
К другим преимуществам ВВН относятся:
Восстановление растворителя
В некоторых химических и фармацевтических технологиях желательно рекуперировать технологические газы (растворители) для продажи в качестве побочного продукта или повторного использования в процессе. Решением этой проблемы может стать использование водо-кольцевого насоса с растворителем в качестве уплотняющей жидкости (см. эффект конденсации выше), сохраняя при этом занимаемую площадь.
Повышение температуры
При перекачке газов с относительно низкими температурами самовоспламенения желательно поддерживать низкие температуры. В конце концов, пожары вредны для производительности. В водокольцевом насосе тепло сжатия и конденсации поглощается уплотнительной жидкостью. Поскольку жидкости имеют более высокую удельную теплоемкость, чем пары, повышение температуры в ВВН намного ниже, чем у альтернативных конструкций вакуумных насосов сухого хода.
Гибкость конструкции
С механической точки зрения водокольцевые вакуумные насосы гораздо проще, чем другие типы вакуумных насосов (особенно альтернативы с сухим ходом). Рабочее колесо, установленное на валу, заключено в цилиндрический корпус, закрытый промежуточными пластинами и торцевыми крышками, скрепленными стяжными шпильками. Допуски между рабочими колесами, корпусом и торцевыми пластинами шире, чем у кулачковых или винтовых насосов с сухим ходом, которые требуют жестких допусков для создания уплотнения между давлением на входе и нагнетании.
Эти более широкие допуски, в дополнение к меньшему повышению температуры (и, следовательно, меньшему термическому расширению), делают ВВН более подходящими для изготовления из различных металлов. Кроме того, водокольцевые вакуумные насосы имеют, казалось бы, безграничные варианты конструкции в отношении скоростей вращения, расположения подшипников/смазки и типов уплотнений. Независимо от того, используется ли в работе воздух или потенциально токсичные/коррозионные пары, существует подходящая конструкция ВВН.
Производительность насосов ВВН
Из-за механической простоты водокольцевые вакуумные насосы доступны в больших размерах для процессов, требующих высоких скоростей потока. Для установок, не требующих резервирования, это означает, что необходимо установить и обслуживать только одну единицу оборудования, а не несколько насосов, которые в противном случае потребовались бы.
НПП "Вакуумная техника" занимается капитальным ремонтом вакуумных водокольцевых насосов ВВН отечественного и импортного производства.
По всем вопросам обращайтесь на e-mail или по телефону.